i
PENGEMBANGAN MEDIA PEMBELAJARAN
PERPINDAHAN PANAS RADIASI DENGAN VARIASI
MATERIAL SPESIMEN UJI
SKRIPSI
Skripsi ini ditulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Pendidikan
Program Studi Pendidikan Teknik Mesin
oleh Riwan Setiarso
5201410030
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
ii Yang bertanda tangan di bawah ini:
Nama Mahasiswa : Riwan Setiarso
NIM : 5201410030
Program Studi : Pendidikan Teknik Mesin S1
Fakultas : Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang
Dengan ini menyatakan bahwa skripsi dengan judul “Pengembangan Media Pembelajaran Perpindahan Panas Radiasi dengan Variasi Material
Spesimen Uji” ini merupakan hasil karya saya sendiri dan belum pernah diajukan
untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi manapun, dan sepanjang pengetahuan saya dalam skripsi ini tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Semarang, April 2015
Riwan Setiarso 5201410030
Yang bertanda tangan di bawah ini:
Nama Mahasiswa : Riwan Setiarso
NIM : 5201410030
Program Studi : Pendidikan Teknik Mesin S1
Fakultas : Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang
Dengan ini menyatakan bahwa skripsi dengan judul “Pengembangan Media Pembelajaran Perpindahan Panas Radiasi dengan Variasi Material
Spesimen Uji” ini merupakan hasil karya saya sendiri dan belum pernah diajukan
untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi manapun, dan sepanjang pengetahuan saya dalam skripsi ini tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Semarang, April 2015
Riwan Setiarso 5201410030
iv
Pendidikan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Semarang.
Tujuan Penelitian ini dilakukan untuk menghasilkan media pembelajaran perpindahan panas radiasi dengan variasi material spesimen uji, untuk mengetahui besar laju perpindahan panas secara radiasi dengan variasi material spesimen uji dan mengukur kelayakan media pembelajaran serta mengetahui tanggapan mahasiswa terhadap media pembelajaran.
Metode yang digunakan penelitian pengembangan dengan desain penelitian ADDIE (Analisys, Design, Development, Implementation, Evaluation). Bahan penelitian pengembangan adalah media pembelajaran perpindahan panas radiasi berupa alat peraga dan modul. Subjek penelitian adalah ahli media pembelajaran, ahli materi perpindahan panas dan mahasiswa mata kuliah perpindahan kalor dasar Jurusan Teknik Mesin Universitas Negeri Semarang yang menilai kelayakan media pembelajaran yang dikembangkan. Teknik pengumpulan data yang digunakan adalah observasi, angket dan dokumentasi. Hasil validasi para ahli dan tanggapan mahasiswa dianalisis dengan teknik persentase.
Hasil penelitian menunjukkan persentase kelayakan media pembelajaran yang dikembangkan menurut ahli media sebesar 97,42% kriteria “sangat baik”. Sedangkan menurut ahli materi perpindahan panas, persentase kelayakan media pembelajaran perpindahan panas radiasi yang dikembangkan sebesar 81,25% kriteria “sangat baik”. Hasil uji coba penggunaan terhadap mahasiswa mendapatkan persentase 84,11% kriteria “sangat baik”.
v MOTTO
1. “Hai orang-orang yang beriman, Jadikanlah sabar dan shalatmu sebagai penolongmu, sesungguhnya Allah beserta orang-orang yang sabar” (Al -Baqarah: 153)
2. Bermimpilah, orang yang sukses adalah orang yang memiliki mimpi yang kuat dan tekad yang kuat pula.
3. Kebahagiaanku adalah membahagiakan orang yang ku sayang dengan cara apapun.
4. Bukan mengenai seberapa besar pengorbanan, seberapa cepat selesai, dan seberapa banyak yang dikeluarkan, tapi ini tentang memberikan semua kemampuan terbaik yang dimiliki.
PERSEMBAHAN
Saya persembahkan karya ini untuk:
1. Bapak dan Ibu tercinta yang selalu mendoakan dan memberikan semangat serta dorongan untuk selalu menjadi yang terbaik.
2. Adik-adikku yang selalu memberikan semangat yang baik bagiku.
3. Santi Yulaftri yang selalu menjadi inspirasi dan motivasi untuk terus maju dan berusaha.
4. Sahabat-sahabatku Arif, Kharis, Dul, Sigit, Amin, Ashfal, Gigih, Agus, dan Heri.
5. Teman-temanku tercinta di kos New Ruhul Jadid. 6. Keluarga mahasiswa Pendidikan Teknik Mesin 2010
yang selalu solid.
vi
Media Pembelajaran Perpindahan Panas secara Radiasi dengan Variasi Material Spesimen Uji” dalam rangka menyelesaikan studi Strata Satu untuk mencapai gelar Sarjana Pendidikan di Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.
Skripsi ini dapat diselesaikan berkat bimbingan, motivasi dan bantuan semua pihak. Oleh karena itu dengan rendah hati disampaikan ucapan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian skripsi ini, antara lain:
1. Drs. Muhammad Harlanu, M.Pd, Dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.
2. Dr. M. Khumaedi, M.Pd, Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.
3. Wahyudi, S.Pd., M.Eng., Ketua Program Studi Pendidikan Teknik Mesin Universitas Negeri Semarang.
4. Drs. Ramelan, M.T., selaku dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan, arahan, motivasi, saran dan masukan kepada penulis dalam penyelesaian skripsi ini.
5. Drs. M. Burhan Rubai Wijaya, M.Pd., selaku penguji I yang telah memberikan banyak arahan, saran serta masukan kepada penulis dalam penyelesaian skripsi ini.
6. Widi Widayat, S.T., M.T., selaku penguji II yang telah memberikan banyak arahan, saran serta masukan kepada penulis dalam penyelesaian skripsi ini. 7. Teman-teman Program Studi Pendidikan Teknik Mesin S1 angkatan 2010,
yang telah memberikan motivasi, saran dan masukan kepada penulis dalam penyelesaian skripsi ini.
vii
Semarang, April 2015
viii
ABSTRAK ... iv
MOTTO DAN PERSEMBAHAN ... v
PRAKATA ... vi
DAFTAR ISI ... viii
DAFTAR GAMBAR ... xi
DAFTAR TABEL ... xii
DAFTAR LAMPIRAN ... xiv
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah ... 1
B. Identifikasi Masalah ... 2
C. Pembatasan Masalah ... 3
D. Rumusan Masalah ... 3
E. Tujuan Penelitian ... 4
F. Manfaat Penelitian ... 4
BAB II KAJIAN PUSTAKA A. Kajian Teori ... 6
1. Media Pembelajaran ... 6
2. Kebutuhan Media Pembelajaran dalam Materi Perpindahan Panas Radiasi ... 8
3. Perpindahan Panas Radiasi ... 9
4. Sifat-sifat Radiasi ... 12
5. Emisivitas Benda ... 13
6. Laju Perpindahan Panas secara Radiasi ... 14
7. Spesimen Uji Aluminium, Kuningan, dan Stainless Steel ... 16
8. Jenis Material Benda terhadap Besar Nilai Emisivitas... 18
B. Kajian Penelitian yang Relevan ... 18
ix
A. Bahan Penelitian ... 22
B. Instrumen Penelitian ... 23
1. Instrumen Validasi untuk Ahli Media Pembelajaran ... 24
2. Instrumen Validasi untuk Ahli Materi Perpindahan Panas ... 25
3. Angket Tanggapan Mahasiswa terhadap Penggunaan Media Media Pembelajaran Perpindahan Panas secara Radiasi ... 26
C. Prosedur Penelitian ... 27
1. Jenis Penelitian ... 27
2. Diagram Alir Penelitian ... 28
3. Prosedur dan Desain Penelitian ... 29
D. Data Penelitian ... 36
1. Waktu dan Lokasi Penelitian ... 36
2. Subjek Penelitian ... 37
E. Analisis Data ... 37
1. Metode Pengumpulan Data ... 37
2. Analisis Data Keberhasilan Media Pembelajaran ... 39
BAB IV HASIL PENELITIAN A.Hasil Penelitian ... 42
1. Pengujian Alat Peraga dengan Menghitung Laju Perpindahan Panas dari Masing–Masing Spesimen Uji ... 42
2. Hasil Validasi Modul dan Alat Peraga Perpindahan Panas secara Radiasi dengan Variasi Spesimen Uji ... 45
a. Hasil Validasi Ahli Media Pembelajaran ... 45
b. Hasil Validasi Ahli Materi Perpindahan Panas ... 51
x
B. Pembahasan ... 61
C. Keterbatasan Penelitian ... 63
BAB V PENUTUP A. Simpulan ... 65
B. Saran Pemanfaatan Hasil Penelitian ... 66
DAFTAR PUSTAKA ... 67
xi
Gambar 1. Spektrum elektromagnetik ... 11
Gambar 2. Bagan menunjukkan pengaruh radiasi datang ... 13
Gambar 3. Faktor Geometris untuk Piringan Sejajar (parallel disc) ... 16
Gambar 4. Alur penelitian ... 28
Gambar 5. Skema alat peraga perpindahan panas secara radiasi dengan variasi spesimen uji ... 32
Gambar 6. Grafik kenaikan suhu penerima pancaran radiasi dengan variasi spesimen uji (aluminium, kuningan, dan stainless steel) ... 43
Gambar 7. Besar laju perpindahan panas secara radiasi dengan variasi spesimen uji (aluminium, kuningan, dan stainless steel) ... 44
Gambar 8. Grafik rerata persentase perolehan uji validasi dan tanggapan mahasiswa ... 61
xii
Tabel 1. Tabel Harga Emisivitas Normal pada tiap–tiap Nilai Temperatur
untuk Masing–Masing Material yang Diuji ... 18
Tabel 2. Isi materi modul perpindahan panas secara radiasi ... 22
Tabel 3. Komponen alat peraga perpindahan panas secara radiasi dengan variasi spesimen uji ... 22
Tabel 4. Garis besar instrumen validasi ahli media pembelajaran untuk alat peraga perpindahan panas secara radiasi ... 24
Tabel 5. Garis besar instrumen validasi ahli media pembelajaran berupa modul perpindahan panas secara radiasi ... 25
Tabel 6. Garis besar instrumen validasi ahli materi perpindahan panas untuk alat peraga perpindahan panas secara radiasi ... 25
Tabel 7. Garis besar instrumen validasi ahli materi perpindahan panas untuk modul perpindahan panas secara radiasi ... 26
Tabel 8. Garis besar instrumen angket tanggapan mahasiswa terhadap penggunaan media pembelajaran perpindahan panas secara radiasi untuk modul perpindahan panas ecara radiasi... 27
Tabel 9. Garis besar instrumen angket tanggapan mahasiswa terhadap penggunaan media pembelajaran perpindahan panas secara radiasi untuk alat peraga perpindahan panas secara radiasi ... 27
Tabel 10. Kekurangan dan bentuk perbaikan alat peraga perpindahan panas secara radiasi ... 34
Tabel 11. Subjek penelitian ... 37
Tabel 12. Interval rerata skor dan kriteria untuk penilaian tiap aspek ... 40
Tabel 13. Range persentase dan kriteria kualitatif ... 41
Tabel 14. Rata-rata Suhu Penerima Panas ... 42
Tabel 15. Laju perpindahan panas secara radiasi ... 44
xiii
ahli media pembelajaran ... 46 Tabel 18. Validator ahli media pembelajaran untuk validasi alat
peraga perpindahan panas secara radiasi... 47 Tabel 19. Hasil validasi alat peraga perpindahan panas secara radiasi
untuk ahli media pembelajaran ... 48 Tabel 20. Validator ahli materi perpindahan panas untuk validasi modul ... 51 Tabel 21. Hasil validasi modul perpindahan panas secara radiasi untuk ahli
materi perpindahan panas ... 52 Tabel 22. Validator ahli materi perpindahan panas untuk validasi alat peraga
perpindahan panas secara radiasi ... 54 Tabel 23. Hasil validasi alat peraga perpindahan panas secara radiasi
untuk ahli materi perpindahan panas... 54 Tabel 24. Skor perolehan tanggapan mahasiswa terhadap penggunaan modul
sebagai media pembelajaran ... 58 Tabel 25. Skor perolehan tanggapan mahasiswa terhadap penggunaan alat
peraga perpindahan panas secara radiasi sebagai media pembelajaran . 58 Tabel 26. Rekapitulasi analisis hasil validasi dan tanggapan mahasiswa
xiv
Lampiran 2. Analisis Perhitungan Laju Perpindahan Panas Radiasi pada Pengujian Alat Peraga Perpindahan Panas secara Radiasi dengan Variasi Material Spesimen Uji ... 85 Lampiran 3. Rerata Hasil Besar Laju Perpindahan Panas secara Radiasi
dengan Variasi Material Spesimen Uji ... 96 Lampiran 4. Rencana Pelaksanaan Pembelajaran (RPP) ... 99 Lampiran 5. Modul Perpindahan Panas Radiasi ... 107 Lampiran 6. Buku Manual Alat Peraga Perpindahan Panas Radiasi dengan Perisai Dinding Imajiner ... 135 Lampiran 7. Data Subjek Penelitian untuk Uji Coba Penggunaan Media
1
A. Latar Belakang Masalah
Proses pembelajaran merupakan suatu proses yang mengandung serangkaian pelaksanaan oleh pengajar dan subjek belajar atas dasar hubungan timbal balik yang berlangsung dalam situasi edukatif untuk mencapai tujuan tertentu.
Interaksi atau hubungan timbal balik ini merupakan syarat utama bagi berlangsungnya proses pembelajaran yang efektif. Guna mencapai kriteria pembelajaran yang efektif, ada beberapa hal yang perlu diubah atau ditambah. Salah satunya dengan menggunakan media pembelajaran. Pengajar tidak hanya dapat merumuskan kegiatan belajar mengajar, mengelola kelas, atau metode pembelajaran, akan tetapi dituntut untuk dapat memilih dan menerapkan media yang sesuai dengan materi yang akan disampaikan dengan tujuan yang ingin dicapai (Wicaksono, dkk, 2012:51). Dale dalam Arsyad (2011:10), menegaskan bahwa perolehan hasil belajar seseorang melalui indera pandang berkisar 75%, melalui indera dengar sekitar 13%, dan melalui indera lainnya sekitar 12%. Hal ini menjelaskan bahwa dengan adanya media dalam pembelajaran, persentase pemahaman seseorang terhadap materi yang dipelajari lebih besar jika dibandingkan dengan tanpa menggunakan media pembelajaran.
Teknik Mesin. Menurut pengalaman peneliti selama mengikuti mata kuliah Perpindahan Panas, penyampaian materi perpindahan panas radiasi masih terbatas hanya pada pengenalan dan perhitungan-perhitungan dasar. Penyampaian materi, pengajar lebih banyak menggunakan media papan tulis, LCD proyektor untuk presentasi, serta tanpa didukung dengan alat peraga pendidikan. Karena di Jurusan Teknik Mesin memang belum tersedia alat peraga perpindahan panas yang dapat membantu pemahaman kepada peserta didik.
Pengembangan media pembelajaran perpindahan panas radiasi dirasa perlu untuk menunjang proses perkuliahan di Jurusan Teknik Mesin Universitas Negeri Semarang. Membuat media pembelajaran yang efektif dan efisien memerlukan validasi dari berbagai ahli agar alat tersebut layak digunakan sebagai media pembelajaran. Oleh karena itu, penulis akan mengadakan penelitian dengan judul “Pengembangan Media Pembelajaran Perpindahan Panas Radiasi dengan Variasi Material Spesimen Uji”. Diharapkan dengan adanya media pembelajaran perpindahan panas radiasi tersebut dapat digunakan untuk menunjang proses perkuliahan dalam rangka pengembangan mata kuliah perpindahan panas.
B. Identifikasi Masalah
Beberapa masalah terkait dengan pengembangan media pembelajaran perpindahan panas radiasi untuk penggunaannya pada mata kuliah Perpindahan Kalor Dasar dapat diidentifikasikan sebagai berikut:
perhitungan, teori yang bersifat abstrak tanpa adanya pendukung berupa alat peraga pendidikan.
2. Tidak ada media pembelajaran yang dapat menunjukkan fenomena dasar perpindahan panas yang mendorong mahasiswa untuk dapat menguasai materi perpindahan panas.
3. Materi perpindahan panas secara radiasi yang kompleks menuntut pengajar untuk mengembangkan bentuk-bentuk media pembelajaran untuk memudahkan mahasiswa dalam memahami materi perpindahan panas radiasi. C. Pembatasan Masalah
1. Alat peraga ini hanya mensimulasikan terjadinya perpindahan panas radiasi berupa dampak kenaikan suhu pada spesimen yang diuji.
2. Pengujian media pembelajaran yang dibuat hanya meliputi pengujian kelayakan alat peraga perpindahan panas radiasi, dan tidak diuji pengaruhnya terhadap hasil belajar mahasiswa.
D. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah di atas, maka rumusan yang akan dibahas dalam penelitian ini adalah :
1. Bagaimana pengembangan media pembelajaran perpindahan panas radiasi dengan variasi material spesimen uji?
3. Bagaimana tanggapan mahasiswa sebagai calon pengguna terhadap media pembelajaran perpindahan panas radiasi dengan variasi material spesimen uji pada mata kuliah Perpindahan Kalor Dasar?
E. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Menghasilkan media pembelajaran perpindahan panas radiasi dengan variasi material spesimen uji berupa alat peraga dan modul.
2. Mengetahui kelayakan media pembelajaran perpindahan panas radiasi dengan variasi material spesimen uji.
3. Mengetahui tanggapan mahasiswa sebagai calon pengguna terhadap media pembelajaran perpindahan panas radiasi dengan variasi material spesimen uji pada mata kuliah Perpindahan Kalor Dasar.
F. Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah : 1. Manfaat Teoritis
Bentuk sumbangan positif bagi pengembangan ilmu pengetahuan dalam rangka mensukseskan proses kegiatan belajar mengajar. Hasil penelitian ini juga diharapkan dapat bermanfaat sebagai bahan kajian atau informasi bagi pihak yang membutuhkan.
2. Manfaat Praktis
6
A. Kajian Teori
1. Media Pembelajaran
Media pembelajaran adalah segala sesuatu yang dapat digunakan untuk menyalurkan pesan (bahan pembelajaran), sehingga dapat merangsang perhatian, minat, pikiran, dan perasaan siswa dalam kegiatan belajar untuk mencapai tujuan belajar (Amin dan Arsana, 2014: 48). Menurut Latuheru (1988: 14) media pembelajaran adalah semua alat (bantu) atau benda yang digunakan dalam kegiatan belajar-mengajar, dengan maksud untuk menyampaikan pesan (informasi) pembelajaran dari sumber (guru maupun sumber lain) kepada penerima (dalam hal ini anak didik atau warga belajar). Sedangkan Arsyad (2011: 4) menyatakan bahwa media pembelajaran adalah media yang membawa pesan-pesan atau informasi yang bertujuan instruksional atau mengandung maksud-maksud pengajaran. Pendapat-pendapat di atas dapat disimpulkan bahwa media pembelajaran adalah sebuah alat bantu yang digunakan untuk menciptakan komunikasi dan interaksi timbal balik antara pengajar dengan subjek belajar di dalam proses belajar mengajar serta dapat merangsang perhatian, minat, pikiran, dan perasaan siswa dalam kegiatan belajar untuk mencapai tujuan belajar.
memberikan pengalaman dalam belajar. Dampaknya berupa pengetahuan yang disampaikan dapat diterima oleh mahasiswa dengan mudah.
Pengembangan media pembelajaran hendaknya bertujuan untuk meningkatkan efisiensi dan efektivitas pengajaran. Lebih jelasnya, Umar (2013: 132) menjelaskan beberapa peranan media pembelajaran dalam kegiatan belajar mengajar, di antaranya sebagai berikut:
1) Memperjelas penyajian informasi sehingga dapat memperlancar dan meningkatkan proses dan hasil belajar.
2) Meningkatkan dan mengarahkan perhatian, sehingga dapat menimbulkan motivasi dalam belajar.
3) Mengatasi keterbatasan indera, ruang, dan waktu dalam mempelajari dan memahami materi melalui berbagai bentuk media pembelajaran.
4) Memberikan kesamaan pengalaman tentang peristiwa-peristiwa di lingkungan yang sesuai dengan pemahaman materi.
radiasi juga dapat dapat menunjukkan fenomena perpindahan panas radiasi secara langsung yang dapat memberikan kesan sehingga dapat memberikan pengalaman belajar yang mendalam.
2. Kebutuhan Media Pembelajaran dalam Materi Perpindahan Panas Radiasi
Perpindahan Panas merupakan mata kuliah yang dinilai kompleks dan membutuhkan pemahaman yang mendalam. Melalui pengalaman penulis tentang mata kuliah Perpindahan Panas di Jurusan Teknik Mesin Universitas Negeri Semarang. Pemahaman materi Perpindahan Panas utamanya radiasi panas masih menggunakan teori-teori dan perhitungannya dalam penjelasannya. Selain itu, media yang digunakan dalam pengajaran masih terbatas menggunakan papan tulis dan LCD. Keberadaan alat bantu ajar berupa alat peraga perpindahan panas radiasi akan sangat membantu pemahaman materi.
peraga perpindahan panas agar mahasiswa dapat mempelajari secara mandiri dan langsung. Adanya modul, juga dapat memberikan latihan kepada mahasiswa untuk meneliti kenaikan suhu yang terjadi pada alat peraga dengan variasi material spesimen uji dan menghitung besar laju perpindahan panas radiasi pada material spesimen uji.
3. Perpindahan Panas Radiasi
Perpindahan panas disebut juga heat transfer merupakan salah satu dari disiplin ilmu teknik termal yang mempelajari cara menghasilkan panas, menggunakan panas, mengubah panas, dan menukarkan panas di antara sistem fisik. Bila dalam suatu sistem terdapat perbedaan suhu, atau bila dua sistem yang suhunya berbeda disinggungkan, maka akan terjadi perpindahan energi yang disebut juga sebagai perpindahan panas (Kreith, 1991:1). Perpindahan panas merupakan pembuktian dari hukum termodinamika yang pertama tentang energi yang tidak dapat diciptakan maupun dihilangkan. Energi hanya dapat dipindahkan dan berubah dari satu bentuk ke bentuk yang lainnya. Bentuk perpindahan panas ada tiga macam, yaitu perpindahan panas secara konduksi, konveksi,dan radiasi.
frekuensi radiasi,
=�
(1)
Di mana c = kecepatan cahaya (m/s)
λ = panjang gelombang (µm) v = frekuensi(Hz)
Perambatan radiasi ini berlangsung dalam bentuk bagian–bagian energi yang tidak dapat dibagi lagi, dengan setiap bagian mengandung energi sebesar,
= ℎ (2)
Di mana E = Energi (J)
h = Konstanta Planck (J.s) v = frekuensi (Hz)
di mana h ialah konstanta Planck yang memiliki nilai ℎ= 6,625 × 10−34�.
Setiap bagian tersebut dapat dianggap sebagai suatu partikel yang mempunyai energi, massa, dan momentum, seperti halnya molekul gas. Jadi, pada hakekatnya, radiasi dapat digambarkan sebagai gas foton (photon gas) yang dapat mengalir dari satu tempat ke tempat yang lain. Jika dipandang secara relatif antara massa dan energi, dapat diturunkan persamaan untuk massa energi partikel itu yaitu,
=� 2=ℎ
�=ℎ2
Gambar 1. Spektrum elektromagnetik Sumber : (Incropera dan De Witt, 1990: 698)
Menurut Holman (1995: 342), dengan menganggap radiasi demikian suatu gas, maka dapat kita terapkan prinsip termodinamika statistik-kuantum untuk menurunkan persamaan densitas energi radiasi per satuan volume dan per satuan panjang-gelombang sebagai:
� =
8 ℎ �−5 ℎ /� � −1
Notasi k ialah konstanta Boltzmann, 1,38066 × 10−23 J/mol.K. Holman (1995: 342) menyatakan bila densitas energi diintegrasikan sepanjang seluruh panjang gelombang, maka energi total yang dipancarkan sebanding dengan pangkat empat suhu absolut:
= ��4 (3)
Di mana Eb= Energi radiator ideal (black body) (W/m2)
�= Konstanta Stefan-Boltzmann (W/m2.K4)
diradiasikan per satuan waktu dan per satuan luas radiator ideal, dan � ialah konstanta Stefan-Boltzmann, yang nilainya
�= 5,669 × 10−8�/�2.�4 0,1714 × 10−8 � /ℎ . �2. 4
Subskrip b dalam persamaan (3) menandakan radiasi pada benda hitam sebagai radiator ideal. Karena bahan yang mampu digunakan di dalam hukum tersebut, adalah benda yang tampak hitam secara visual maupun termal. Holman (1995: 343) menegaskan, bahwa sifat „kehitaman‟ (blackness) permukaan terhadap radiasi termal mungkin menyesatkan sejauh hal itu mengenai pengamatan visual. Maka, benda yang secara termal memiliki sifat „kehitaman‟ tidak sepenuhnya berwarna hitam juga di penglihatan mata kita. Sebagai contoh, permukaan sebuah logam yang dilapisi jelaga tampak berwarna hitam, ternyata juga bersifat „hitam‟ bagi spektrum radiasi termal. Sedangkan, bunga salju dan es tampak berwarna terang untuk penglihatan kita, tapi juga bersifat „hitam‟ untuk radiasi termal.
4. Sifat-Sifat Radiasi
Holman (1995: 343) menyatakan, bila energi radiasi menimpa permukaan suatu bahan, maka sebagian dari radiasi itu dipantulkan (refleksi), sebagian diserap (absorpsi), dan sebagian lagi diteruskan (transmisi). Sebagai penggambaran, bagian yang dipantulkan dinamakan reflektivitas ρ, bagian yang diserap absorptivitas α, dan bagian yang diteruskan transimisivitas τ, maka,
transmisivitas dapat dianggap nol. Sehingga,
+� = 1
Gambar 2. Bagan menunjukkan pengaruh radiasi datang Sumber : (Holman,1995: 343)
5. Emisivitas Benda
Daya emisi (emissive power) E suatu benda ialah energi yang dipancarkan benda itu per satuan luas per satuan waktu. Benda hitam merupakan benda yang memiliki nilai emisivitas= 1. Karena, benda hitam merupakan benda yang paling ideal untuk menyerap dan memancarkan panas (radiator ideal).
� = �= 1 (4)
Dengan � = emisivitas
α = absorptivitas
Dengan � = emisivitas
E = daya emisi benda Eb = daya emisi benda hitam
Emisivitas dan absorptivitas yang telah dibahas merupakan sifat-sifat total benda itu, artinya semua tingkah laku bahan itu untuk keseluruhan panjang gelombang. Benda-benda nyata memancarkan radiasi lebih sedikit dari permukaan hitam sempurna, diukur dari emisivitas bahan. Dimana nilai emisivitas bahan diukur menurut suhu dan panjang gelombang radiasi.
6. Laju Perpindahan Panas secara Radiasi
Pembahasan sebelumnya menunjukkan bahwa radiator ideal atau benda hitam, memancarkan energi dengan laju yang sebanding dengan pangkat empat suhu absolut benda itu dan berbanding langsung dengan luas permukaan.
� � � � = ���4
Notasi σ ialah konstanta Stefan-Boltzmann dengan nilai 5,669×10 -8
W/m2.K4. Persamaan di atas disebut hukum Stefan-Boltzmann tentang radiasi termal yang berlaku hanya untuk benda hitam dan hanya berlaku untuk radiasi yang dipancarkan oleh benda hitam. Sedangkan untuk pertukaran radiasi netto antara dua permukaan, berbanding dengan perbedaan suhu absolut pangkat empat. Maka,
� � � � ��
� ∝ � �14− �24
akan tetapi jumlah radiasi yang dipancarkan benda–benda itu masih mengikuti suhu absolut pangkat empat (T14).
Holman (1995: 13) menyatakan guna memperhitungkan sifat permukaan benda kelabu, perlu menampilkan suatu faktor lain ke dalam persamaan Stefan-Boltzmann, yang disebut emisivitas atau kepancaran (emissivity) yang menghubungkan sinar dari permukaan kelabu dengan permukaan yang hitam sempurna. Selain itu, perlu diperhitungkan juga bahwa radiasi dari suatu permukaan tidak seluruhnya sampai ke permukaan lain, karena radiasi elektromagnetik berjalan menurut garis lurus dan sebagian hilang ke lingkungan. Sehingga, untuk memperhitungkan kedua situasi itu kita masukkan dua faktor lain ke dalam persamaan Stefan-Boltzmann (Holman,1995: 13),
�= ∈ �� �14− �24 (6)
Dengan q = laju pancaran energi radiasi benda (Watt) F�= faktor emisivitas bahan
FG = faktor geometri
� = konstanta Stefan-Boltzmann A = luas permukaan pancaran (m2)
T1 =suhu mutlak pancaran spesimen uji (°K) T2 =suhu mutlak pancaran benda hitam (°K)
di mana Fϵ adalah fungsi emisivitas dan FG fungsi faktor pandangan (view factor) geometrik. Fungsi–fungsi ini saling bergantung satu sama lain.
Gambar 3. Faktor geometris untuk piringan sejajar (parallel disc) Sumber : (Incropera dan De Witt, 1990: 798)
= dan =
= 1 +1 +
2 2
=1
2 −
2−4 2
1 2
Rumus di atas adalah mencari faktor geometris bentuk bidang plat lingkaran dengan jari–jari yang berbeda. Penelitian ini menggunakan bidang plat lingkaran dengan besar jari–jari (r) yang sama.
Jika, ri = rj maka,
= = → =
Sehingga,
→ = 1 +1− 4 2+1
2 2 (7)
Dengan, Fij = faktor geometris dari plat lingkaran i ke plat lingkaran j
Fji = faktor geometris dari plat lingkaran j ke plat lingkaran i
R = perbandingan jari – jari plat lingkaran terhadap jarak
7. Spesimen Uji Aluminium, Kuningan, dan Stainless Steel
sering kita temui pada kehidupan sehari–hari. a. Aluminium
Aluminium termasuk logam ringan dengan ketahanan korosi baik dan memiliki sifat koduktivitas listrik yang baik. Sebagai tambahan terhadap kekuatan mekaniknya, aluminium diberi penambahan Cu, Mg, Si, Mn, Zn, Ni, dsb., secara satu persatu atau bersama–sama. Selain itu, memberikan sifat–sifat baik lainnya seperti ketahanan korosi, ketahanan aus, kosfisien pemuaian rendah, dsb.(Surdia dan Saito, 1992: 129). Material ini sering dijumpai pada peralatan rumah tangga berupa panci, wajan dan lain sebagainya. Selain itu, dibidang teknik material ini digunakan sebagai keperluan material pembuat pesawat terbang, mobil, kapal laut, dan konstruksi yang lain.
b. Kunigan
Kuningan merupakan logam paduan antara tembaga (Cu) 60% hingga 70% dengan unsur seng (Zn) 40% sampai dengan 30%. Kuningan memiliki sifat mampu bentuk, mampu mesin yang baik dan harganya relatif murah sehingga banyak digunakan diberbagai produk seperti peralatan listrik, transfer panas, bahan pipa, dan pensuplai air (Rochman, 2006: 54).
c. Stainless Steel
Kesimpulan hasil penelitian yang dilakukan oleh Koestoer tentang emisivitas terdapat pada buku Perpindahan Kalor untuk Mahasiswa Teknik, menunjukkan bahwa adanya perbedaan nilai emisivitas pada masing–masing material. Hal ini ditunjukkan pada tabel di bawah ini :
Tabel 1. Tabel harga Emisivitas Normal pada tiap – tiap Nilai Temperatur untuk Masing–Masing Material yang Diuji (Koestoer, 2002: 286)
Temperatur (°K)
Stainless
Steel Seng Kuningan Aluminium Tembaga
398 0,227 0,1766 0,115 0,071 0,042
423 0,230 0,1401 0,097 0,073 0,044
473 0,211 0,1627 0,074 0,075 0,048
523 0,201 0,1422 0,075 0,078 0,056
573 0,209 0,1698 0,081 0,080 0,060
623 0,218 0,1790 0,070 0,083 0,060
673 0,202 0,1820 0,067 0,086 0,064
698 0,213 0,1896 0,061 0,087 0,066
Dari tabel di atas menunjukkan bahwa adanya perbedaan tingkat emisivitas pada masing–masing material. Selain itu, hasil penelitian ini juga menunjukkan bahwa adanya hubungan antara tingkat emisivitas benda dengan temperatur. Material seng, aluminium, dan tembaga nilai emisivitas memiliki gradien positif terhadap kenaikan suhu. Sedangkan untuk material stainless steel dan kuningan memiliki nilai emisivitas gradien negatif terhadap kenaikan suhu. B. Kajian Penelitian yang Relevan
diajarkan oleh guru mudah dipahami oleh siswa. Setiawan, dkk (2009: 22) juga mengemukakan dalam penyampaian sebuah materi akan lebih baik dengan menggunakan panel peraga dan dikaitkan dengan kehidupan nyata, apalagi dalam bidang teknik. Media pembelajaran telah menjadi sesuatu yang penting berkaitan dengan kemudahan pemahaman peserta didik mengenai materi yang diajarkan.
Salah satu hasil penelitian tes ketuntasan hasil belajar tentang penggunaan media pembelajaran perpindahan panasberupa modul mengemukakan bahwa dari uji coba kelas terbatas sebanyak 10 mahasiswa setelah menggunaan modul pembelajaran perpindahan panas diperoleh ketuntasan belajar 100% dengan nilai terendah 83 dan nilai tertinggi 90 (Huda dan Arsana 2013: 22). Selain itu penelitian lain yang menggunakan media pembelajaran perpindahan panas terjadi peningkatan pemahaman siswa dengan nilai pre test sebesar 63 dan nilai rata-rata post test sebesar 81,65 (Viajayani, dkk. 2013: 154).
Dari beberapa penelitian di atas dapat dapat diamati bahwa keberadaan media pemebelajaran perpindahan panas dapat meningkatkan hasil belajar dan dapat membantu pemahaman mahasiswa mengenai materi perpindahan panas. C. Kerangka Pikir Penelitian
dan ahli media pembelajaran. Hasil masukan tersebut kemudian akan digunakan untuk perbaikan alat peraga untuk mendapatkan validasi dari ahli media pembelajaran dan ahli materi. Selain itu, untuk memberikan keyakinan bahwa peraga perpindahan panas secara radiasi tersebut layak digunakan sebagai media pembelajaran serta dapat memberikan kemudahan baik untuk dosen sebagai fasilitator dan mahasiswa sebagai pengguna. Kelayakan dari peraga tersebut sebagai media pembelajaran didapatkan melalui serangkaian prosedur uji coba dan perbaikan.
Pada proses uji coba alat peraga, peneliti akan melakukan pengujian laju perpindahan panas secara radiasi dengan variasi spesimen uji yang membuktikan bahwa adanya perbedaan besar laju perpindahan panas. Setelah mendapatkan validasi dari ahli media pembelajaran dan ahli materi perpindahah panas, media pembelajaran yang dibuat diterapkan langsung pada pembelajaran mata kuliah perpindahan kalor dasar di Jurusan Teknik Mesin Universitas Negeri Semarang. Selanjutnya, mahasiswa yang mengikuti mata kuliah tersebut diminta kesediaannya untuk memberikan tanggapan dengan cara mengisi angket yang berkaitan dengan penggunaan media pembelajaran perpindahan panas secara radiasi dengan variasi spesimen uji. Hasil dari proses validasi dan tanggapan mahasiswa terhadap media pembelajaran tersebut kemudian dianalisis dan ditarik suatu kesimpulan.
D. Pertanyaan Penelitian
dengan variasi material spesimen uji pada mata kuliah perpindahan kalor dasar?
2. Bagaimana kelayakan alat peraga perpindahan panas radiasi dan modul ditinjau dari sisi kelayakan media pembelajaran?
3. Bagaimana kelayakan alat peraga perpindahan panas radiasi dan modul ditinjau dari sisi kelayakan materi perpindahan panas?
22 A. Bahan Penelitian
Bahan yang digunakan pada penelitian ini berupa media pembelajaran perpindahan panas yang terdiri dari modul perpindahan panas secara radiasi dan alat peraga perpindahan panas secara radiasi dengan variasi spesimen uji. Modul perpindahan panas secara radiasi memiliki beberapa bahasan materi berupa pengertian radiasi, sifat–sifat radiasi, emisivitas benda, laju perpindahan panas radiasi, dan faktor geometris (FG).
Tabel 2. Isi materi modul perpindahan panas secara radiasi
No. Kompetensi Dasar Materi Belajar
1. Memahami proses perpindahan panas secara radiasi beserta perhitungannya
a. Pengertian radiasi b. Sifat-sifat radiasi c. Radiasi benda hitam d. Emisivitas Benda
e. Hukum Stefan-Boltzman
f. Perhitungan laju perpindahan panas radiasi
Isi materi berupa kompetensi dasar dan materi belajar di atas merupakan pengembangan dari silabus Mata Kuliah Perpindahan Kalor Dasar Jurusan Teknik Mesin Universitas Negeri Semarang. Alat peraga perpindahan panas secara radiasi dengan variasi spesimen uji terdiri dari berbagai komponen sebagai berikut:
Tabel 3. Komponen alat peraga perpindahan panas secara radiasi dengan variasi spesimen uji
No. Nama Komponen Fungsi
1 Heater Sebagai sumber panas yang kemudian disalurkan ke benda kerja untuk dipancarkan panasnya menuju benda hitam
No. Nama Komponen Fungsi
3 Benda Hitam Sebagai bahan penerima besar pancaran panas yang dipancarkan oleh spesimen uji. Perlu diketahui bahwa benda hitam yang dimaksud pada penelitian ini
4 Thermocouple 1
merupakan tiruan benda hitam yang dibuat dari logam aluminium yang dicat dengan warna hitam doff
Sebagai pembaca suhu dari spesimen uji sehingga, temperature controller dapat membatasi besar suhu yang dihasilkan oleh heater
5 Thermocouple 2 Sebagai pembaca suhu pada benda hitam sehingga, dapat diketahui besar suhu yang dipancarkan oleh spesimen uji dan ditampilkan pada temperature display
6 Display 1 (Temperature Controller)
Sebagai penampil besar suhu dari spesimen uji dan mengatur suhu heater sesuai dengan kebutuhan pengukuran
7 Display 2 (Temperature Display)
Sebagai penampil besar suhu dari benda hitam
8 Sumber Listrik Sebagai sumber arus guna menghidupkan alat peraga perpindahan panas secara radiasi
9 Box Kaca Sebagai penahan panas yang keluar dari kontruksi heater dan mengurangi kehilangan panas pada sistem 10 Meja Pengatur
Sudut
Sebagai pengatur sudut penerimaan pancaran panas benda hitam terhadap pancaraan panas dari spesimen uji
11 Meja Pengatur Jarak
Sebagai pengatur jarak penerimaan pancaran panas benda hitam terhadap pancaran panas dari spesimen uji
12 Pemegang Spesimen Uji
Sebagai tempat penahan spesimen uji
B. Instrumen Penelitian
Penelitian ini merupakan penelitian pengembangan yang memerlukan instrumen berupa instrumen validasi media pembelajaran, validasi materi perpindahan panas dan angket tanggapan mahasiswa.
1. Instrumen Validasi untuk Ahli Media Pembelajaran
Instrumen validasi untuk ahli media pembelajaran terdiri dari beberapa butir soal yang sifatnya tertutup. Instrumen untuk ahli media pembelajaran ditujukan memberikan validasi alat peraga perpindahan panas secara radiasi dengan spesimen uji dan modul peraga perpindahan panas secara radiasi.
Tabel 4. Garis besar instrumen validasi ahli media pembelajaran untuk alat peraga perpindahan panas secara radiasi
No. Aspek Cakupan Butir
b. Penempatan pemanas 2
1.a, 1.b 2 Display suhu
pemanas dan benda hitam
a. Angka pada display
b. Penempatan display 2 2.a,
2.b 3 Thermocouple a. Konstruksi thermocouple
b. Pembacaan suhu thermocouple c. Penempatan thermocouple
a. Konstruksi pemegang benda hitam
b. Penempatan pemegang benda hitam
2 5.a, 5.b 6 Meja pengatur
sudut
a. Konstruksi meja pengatur sudut
b. Penempatan meja pengatur sudut
2 6.a, 6.b 7 Meja pengatur
jarak
a. Konstruksi meja pengatur jarak b. Penempatan meja pengatur
Tabel 5. Garis besar instrumen validasi ahli media pembelajaran berupa modul perpindahan panas secara radiasi
No. Aspek Cakupan Butir
c. Gambar bantu pemahaman 3
3.a, 3.b, 3.c
4 Tampilan - 1 4
2. Instrumen Validasi untuk Ahli Materi Perpindahan Panas
Instrumen validasi untuk ahli materi perpindahan panas terdiri dari beberapa butir soal bersifat tertutup. Instrumen untuk ahli materi perpindahan panas ditujukan memberikan validasi alat peraga perpindahan panas secara radiasi dengan spesimen uji dan modul peraga perpindahan panas secara radiasi.
Tabel 6. Garis besar instrumen validasi ahli materi perpindahan panas untuk alat peraga perpindahan panas secara radiasi
No. Aspek Cakupan Butir
a. Pembacaan suhu spesimen uji
b. Pembacaan suhu benda hitam 2 1.a, 1.b
2 Waktu a. Pencapaian suhu
b. Suhu spesimen uji
c. Suhu benda hitam 3
2.a, 2.b, 2.c 3 Panas a. Panas terbuang
b. Panas benda hitam
No. Aspek Cakupan Butir
Tabel 7. Garis besar instrumen validasi ahli materi perpindahan panas untuk modul perpindahan panas secara radiasi
No. Aspek Cakupan Butir
Soal
No. Soal 1 Petunjuk a. Informasi jelas
b. Petunjuk pneggunaan 2 1.a,
1.b 2 Isi modul a. Kesesuaian isi
b. Kesesuaian teori
c. Gambar bantu pemahaman d. Kerapian isi
a. Modul dapat dipelajari mandiri
b. Tampilan 1
4.a, 4.b
3. Angket Tanggapan Mahasiswa terhadap Penggunaan Media Pembelajaran Perpindahan Panas secara Radiasi
modul pada mata kuliah perpindahan kalor dasar Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.
Tabel 8. Garis besar instrumen angket tanggapan mahasiswa terhadap penggunaan media pembelajaran perpindahan panas secara radiasi untuk modul perpindahan
panas secara radiasi
4 Kemudahan memahami petunjuk modul
- 1 4
5 Tampilan modul - 1 5
Tabel 9. Garis besar instrumen angket tanggapan mahasiswa terhadap penggunaan media pembelajaran perpindahan panas secara radiasi untuk alat peraga
perpindahan panas secara radiasi
No. Aspek Cakupan Butir
Haryati (2012: 13) menyatakan, penelitian dan pengembangan bertujuan untuk menemukan, mengembangkan dan memvalidasi suatu produk dan juga, penelitian dan pengembangan bersifat longitudinal (bertahap bisa multy years). Selain itu, Haryati (2012: 14) juga menyimpulkan bahwa penelitian dan pengembangan berbeda dengan penelitian biasa yang hanya menghasilkan saran– saran bagi perbaikan, penelitian dan pengembangan menghasilkan produk yang langsung bisa digunakan. Produk yang dihasilkan juga telah memenuhi validasi dari beberapa ahli, sehingga produk dapat dianggap layak dan digunakan secara luas pada bidang yang ditujukan.
Media pembelajaran yang dikembangkan dalam penelitian ini berupa alat peraga perpindahan panas secara radiasi dan modul perpindahan secara radiasi yang diterapkan dalam mata kuliah Perpindahan Kalor Dasar.
2. Diagram Alir Penelitian
Mulai
Analisis kebutuhan media pembelajaran dan observasi
Desain awal peraga perpindahan panas secara radiasi
Penyusunan instrumen
Pembuatan media pembelajaran (alat peraga dan modul)
Gambar 4. Alur penelitian
3. Posedur dan Desain Penelitian
Desain penelitian yang diterapkan dalam penelitian ini adalah model ADDIE. Menurut Baharuddin (2012: 221) ADDIE merupakan salah satu model desain pembelajaran yang dikembangkan oleh Reiser dan Mollenda pada tahun 1990-an yang salah satu fungsinya menjadi pedoman dalam membangun perangkat dan infrastruktur program pelatihan yang efektif, dinamis dan mendukung program kinerja pelatihan itu sendiri. Model ADDIE memiliki langkah–langkah pengembangan analysis, design, development, implementation,
Media Pembelajaran (Alat Peraga dan Modul) Uji validasi terhadap ahli materi dan
perpindahan panas dan ahli media pembelajaran
Media layak?
Uji coba terbatas media pembelajaran (alat peraga perpindahan panas secara radiasi dan modul)
Selesai Ya Tidak
Pembahasan dan Simpulan
and evaluation. Diadaptasikan menjadi analisis, perancangan, pengembangan, implementasi, dan evaluasi. Metode ADDIE yang digunakan peneliti sejalan dengan model pengembangan Plomp (1997) yang terdiri atas (1) fase investigasi awal, (2) fase desain, (3) fase realisasi, (4) fase tes, evaluasi, dan revisi, serta (5) fase implementasi (Subekti 2010: 661). Tahapan pengembangan ADDIE yang digunakan peneliti dapat diuraikan sebagai berikut:
a. Analysis (Analisis)
Tahap analisis peneliti melakukan kegiatan awal berupa observasi terhadap alat peraga perpindahan panas secara radiasi di laboratorium perpindahan panas Jurusan Teknik Mesin dan Industri Universitas Gadjah Mada Yogyakarta. Hasil observasi alat peraga perpindahan panas radiasi di Universitas Gadjah Mada Yogyakarta menunjukkan bahwa alat peraga perpindahan radiasi menggunakan metode pengukuran gelombang radiasi. Alat peraga tersebut memiliki standar yang baik karena dibuat secara pabrikan dan memiliki standar perhitungan yang baik. Namun, alat peraga ini dinilai masih berat sehingga menyulitkan jika harus digunakan berpindah tempat.
peraga perpindahan panas tersebut dalam menguji laju perpindahan panas secara radiasi dengan variasi spesimen uji berupa aluminium, kuningan, dan stainless steel yang divalidasi oleh ahli media pembelajaran dan ahli materi perpindahan panas.
Peraga perpindahan panas secara radiasiakan digunakan sebagai alternatif sarana pembelajaran perpindahan panas dalam memahami konsep bentuk perpindahan panas secara radiasi yang bersifat abstrak dan kompleks.
b. Design (Perancangan)
Tahap ini merupakan tahap perancangan dari media pembelajaran perpindahan panas secara radiasi yang dikembangkan. Media pembelajaran yang dikembangkan berupa modul perpindahan panas secara radiasi dan alat peraga perpindahan panas secara radiasi.
Modul yang dikembangakan yaitu berupa modul yang berisi materi dasar perpindahan panas secara radiasi dengan cakupan materi berupa pengertian dasar perpindahan panas secara radiasi, sifat–sifat radiasi, emisivitas benda, laju perpindahan panas secara radiasi, dan faktor geometris. Selain itu, ada beberapa soal-soal tentang analisis yang dapat dipelajari secara mandiri sesuai dengan materi pada modul. Sedangkan, alat peraga perpindahan panas menggambarkan secara sederhana bagaimana proses perpindahan panas secara radiasi itu terjadi dan menunjukkan pengukuran laju perpindahan panas secara radiasi.
digunakan untuk memperagakan perbedaan laju perpindahan panas secara radiasi dengan variasi spesimen uji berupa aluminium, stainless steel, dan kuningan.
Gambar 5. Skema alat peraga perpindahan panas secara radiasi dengan variasi spesimen uji
untuk mengontrol besarnya temperatur pada spesimen uji agar tetap konstan sesuai suhu pengukuran yang diinginkan. Ketika suhu pada spesimen uji mencapai suhu pengukuran, maka temperature controller akan secara otomatis memutus arus listrik yang mengalir pada heater sehingga pemanasan pada spesimen uji dihentikan. Heater akan kembali menyala secara otomatis ketika suhu pada spesimen uji lebih rendah dari suhu pengukuran.
Selain perancangan alat peraga, dibutuhkan pula perangkat pembelajaran berupa modulsebagai penunjang penggunaan alat peraga. Berikut langkah– langkah dalam tahap perancangan media pembelajaran perpindahan panas secara radiasi:
1) Membuat rancangan gambar, menentukan bahan pembuatan, dan mengumpulkan bahan–bahan yang digunakan dalam pembuatan alat peraga perpindahan panas secara radiasi.
2) Menentukan garis–garis besar isi modul sebagai penunjang penggunaan alat peraga perpindahan panas secara radiasi.
3) Membuat produk berupa alat peraga perpindahan panas secara radiasi sesuai dengan rancangan yang telah dibuat sebelumnya. Serta, membuat perangkat penunjang berupa modul sesuai dengan garis–garis besar yang telah dibuat sebelumnya.
4) Melakukan tahap akhir berupa pengecekan tata tulis modul, serta melakukan uji coba awal pada alat peraga perpindahan panas secara radiasi sebelum melakukan uji validasi kepada ahli media dan ahli materi.
Tabel 10. Kekurangan dan bentuk perbaikan alat peraga perpindahan panas secara radiasi
No. Kekurangan Pengembangan (Perbaikan)
1. Tahap Pertama
a. Kehilangan panas (heat lost), pengujian dilakukan secara terbuka sehingga panas yang dihasilkan hilang karena adanya aliran udara sekitar alat peraga. b. Pemanasan spesimen uji
dengan suhu pengukuran membutuhkan waktu yang lama.
a. Pemberian box kaca untuk mengurangi kerugian panas yang keluar lingkungan (heat lost).
No. Kekurangan Pengembangan (Perbaikan) 2. Tahap Kedua
a. Informasi pada alat yang tidak jelas berupa tidak adanya spesifikasi alat peraga, nama-nama panel pada alat peraga serta beberapa informasi yang dibutuhkan untuk
mempermudah penggunaan alat peraga.
a. Pemberian label informasi pada alat peraga berupa nama alat peraga, spesifikasi alat peraga, nama-nama panel yang terdapat pada panel peraga serta pemberian label peringatan untuk
menghindari resiko kecelakaan pada penggunaan alat peraga yang salah.
c. Development (Pengembangan)
Tahap pengembangan, prototype alat peraga perpindahan panas secara radiasi dan modul dilakukan pengujian dari ahli media, dan ahli materi. Hal ini bertujuan untuk memberikan validasi padaalat peraga perpindahan panas dan modul bahwa layak dijadikan sebagai media pembelajaran perpindahan panas.
Validasi berupa pertimbangan dari ahli media pembelajaran dan ahli materi perpindahan panas untuk mengisi lembar penilaian validasi yang telah disediakan sampai diperoleh produk yang dianggap layak. Selain itu, alat peraga perpindahan panas diujikan untuk melihat kemampuan mengukur besar laju perpindahan panas dengan variasi material spesimen uji.
Setelah validasi, produk yang dihasilkan dapat digunakan untuk tahap penerapan sebagai media pembelajaran perpindahan panas.
d. Implementation (Penerapan)
panas secara radiasi dengan variasi material spesimen uji berupa aluminium, kuningan, dan stainless steel. Tahap penerapan melibatkan satu kelas mahasiswa mata kuliah Perpindahan Kalor Dasar Prodi Teknik Mesin, S1 Universitas Negeri Semarang sebagai calon pengguna dalam pembelajaran perpindahan panas. Materi mengenai perpindahan panas secara radiasi disampaikan dahulu sebelum memulai pembelajaran menggunakan media pembelajaran perpindahan panas. Penerapan dilakukan untuk mengetahui tanggapan mahasiswa melalui angket yang bersifat tertutup terhadap penggunaan alat peraga sebagai media pembelajaran perpindahan panas. Hasil dari tahap penerapan ini berupa data yang kemudian dianalisis dan ditarik suatu simpulan.
e. Evaluation (Evaluasi)
Evaluasi merupakan tahap perbaikan dari keberlangsungan penggunaan dari peraga perpindahan panas secara radiasi sebagai media pembelajaran perpindahan panas. Pada penelitian ini, langkah evaluasi akhir mengenai penggunaan dari peraga perpindahan panas secara radiasi sebagai media pembelajaran perpindahan panas tidak dilakukan karena hanya sampai tahap penerapan di dalam kelas. Bentuk dari kegiatan evaluasi pada penelitian ini adalah revisi di setiap akhir pengujian yang kemudian menjadi sebuah produk.
D. Data Penelitian
1. Waktu dan Lokasi Penelitian
Mesin, S1 Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang pada bulan Oktober sampai dengan Desember 2014.
2. Subjek Penelitian
Subjek penelitian yang dalam penelitian ini adalah ahli media pembelajaran, ahli materi perpindahan panas dan mahasiswa peserta mata kuliah perpindahan kalor dasar. Ahli media dan ahli materi perpindahan panas berperan sebagai validator yang mengevaluasi, memberi masukan, dan menilai kelayakan terhadap media pembelajaran yang dibuat.
Uji coba penerapan media pembelajaran perpindahan panas radiasi dilakukan kepada mahasiswa peserta mata Kuliah Perpindahan Kalor Dasar Jurusan Teknik Mesin Unnes semester ganjil tahun ajaran 2014/2015. Uji coba ini dilakukan untuk mengetahui tanggapan mahasiswa terhadap media pembelajaran yang dibuat.
Tabel 11. Subjek penelitian
No. Tahapan Subjek Penelitian Jumlah Penentuan 1. Validasi ahli media
pembelajaran
Dosen ahli media pembelajaran
1 orang Berdasarkan keahlian 2. Validasi ahli materi
perpindahan panas
Dosen ahli materi perpindahan panas
2 orang Berdasarkan keahlian 3. Uji coba lapangan
terhadap produk
Mahasiswa Teknik Mesin Unnes
48 orang Peserta mata kuliah Perpindahan Kalor Dasar
E. Analisis Data
1. Metode Pengumpulan Data
a. Observasi
Obervasi yang dilakukan meliputi pengamatan dan mencari data–data, serta melihat potensi yang dapat dikembangkan dari alat peraga perpindahan panas secara radiasi yang ada di laboratorium Perpindahan Panas Jurusan Teknik Mesin dan Industri Universitas Gadjah Mada Yogyakarta.
b. Angket (kuesioner)
Peneliti menggunakan angket yang berupa pernyataan dalam bentuk checklist dan pernyataan dalam bentuk uraian dengan sifat tertutup yang ditujukan kepada ahli media pembelajaran untuk divalidasi sesuai dengan kriteria media pembelajaran dan ahli materi perpindahan panas untuk divalidasi sesuai dengan kriteria konsep materi perpindahan panas secara radiasi. Kemudian diujikan terhadap mahasiswa untuk memperoleh tanggapan dari mahasiswa terhadap penggunaan alat peraga perpindahan secara radiasi sebagai media pembelajaran.
Skala yang digunakan dalam angket ini adalah skala Likert. Menurut Sugiyono (2011: 93), “skala Likert digunakan untuk mengukur sikap, pendapat, dan persepsi seseorang atau sekelompok orang tentang fenomena sosial”.
Jawaban setiap item instrumen mempunyai degradasi dari sangat positif (sangat baik) sampai sangat negatif (sangat tidak baik) dengan peringkat 4 sampai 1, dengan analisis jawaban sebagai berikut:
1) Sangat positif “Sangat Baik” menunjukkan gradasi paling tinggi, dengan poin 4.
3) Negatif “Kurang” menunjukkan peringkat yang lebih rendah dari “Baik”, dengan poin 2.
4) Sangat negatif “Sangat Kurang” menunjukkan gradasi paling rendah, dengan poin 1.
c. Dokumentasi
Metode dokumentasi yang digunakan dalam penelitian ini untuk mendata jumlah responden yang akan dijadikan subjek penelitian meliputi: pakar ahli media pembelajaran dosen media pembelejaran sejumlah 1 orang, pakar ahli materi perpindahan panas yaitu dosen perpindahan panas sebanyak 2 orang, dan satu kelas mahasiswa peserta perkuliahan Perpindahan Kalor Dasar sebanyak 48 orang.
2. Analisis Data Keberhasilan Media Pembelajaran
Data yang diperoleh dianalisis secara deskriptif persentase, yaitu dengan cara menghitung skor yang dicapai dari seluruh aspek pada angket yang telah dinilai oleh responden. Teknik analisis yang digunakan adalah sebagai berikut (Ali, 1993: 186):
% =
�× 100
Dengan
n = nilai yang diperoleh N = jumlah seluruh nilai
Skor tertinggi = 4 (Sangat Baik)
Skor terendah = 1 (Sangat Kurang)
Jumlah kriteria yang ditentukan = 4 kriteria
Interval skor = � � � �� − � � � ℎ
Tabel 12. Interval rerata skor dan kriteria untuk penilaian tiap aspek
No Interval Skor Kriteria
1 1,00 – 1,75 Sangat Kurang
2 1,76 – 2,25 Kurang
3 2,26 – 3,25 Baik
4 3,26 – 4 Sangat Baik
Kemudian, menentukan kriteria secara keseluruhan dari tiap aspek terhadap media yang diujikan kepada ahli media pembelajaran, ahli materi perpindahan panas, dan mahasiswa ke dalam bentuk persentase sebagai berikut: a. Menghitung persentase kriteria penilaian maksimal
% = � ��� �� � �
��ℎ � � � � × 100
= 4
4× 100%
= 100%
b. Menghitung persentase kriteria penilaian minimal
% = � �� �� � �
��ℎ � � � � × 100
= 1
4× 100%
= 25%
c. Menghitung rentang persentase kriteria penilaian
= 100%−25% = 75%
d. Menghitung persentase interval
�� � � = �� �
� �ℎ � � � �
=75%
4 = 18,75%
Berdasarkan perhitungan di atas, maka range persentase dan kriteria penilaian dapat ditetapkan dalam tabel sebagai berikut:
Tabel 13.Range persentase dan kriteria penilaian
No. Interval Kriteria
1. 25% < skor ≤ 43,74% Sangat Kurang
2. 43,75% < skor ≤ 62,49% Kurang
3. 62,50% < skor ≤ 81,24% Baik
4. 81,25% < skor ≤ 100 % Sangat Baik
Media pembelajaran dikatakan layak apabila dari angket diperoleh hasil yang
berada pada rentang 62,50% < skor ≤ 81,24% dan 81,25% < skor ≤ 100% atau
42 BAB IV
HASIL PENELITIAN A. Hasil Penelitian
1. Pengujian Alat Peraga dengan Menghitung Laju Perpindahan Panas dari Masing-Masing Spesimen Uji
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui kemampuan alat peraga dalam menunujukkan kenaikan suhu yang kemudian dihitung laju perpindahan panas secara radiasi yang terjadi pada spesimen uji. Hasil pengujian tersebut digunakan sebagai bahan validasi alat peraga perpindahan panas secara radiasi kepada para ahli. Spesimen uji yang digunakan ada tiga macam, yaitu aluminium, kuningan, dan stainless steel.
Pengujian dilakukan pada masing-masing spesimen dilakukan sebanyak 5 kali. Suhu penelitian spesimen diatur pada temperature controller adalah 150°C. Data pengujian berupa kenaikan suhu dari penerima pancaran radiasi dari sepesimen uji setiap 2 menit sekali dalam selang waktu 20 menit. Pencatatan kenaikan suhu dilakukan ketika suhu penerima panas mencapai 30°C.
Tabel 14. Rata-rata suhu penerima panas Waktu
(menit)
Suhu Penerima Panas (C)
Gambar 6. Grafik kenaikan suhu penerima pancaran radiasi dengan variasi spesimen uji (aluminium, kuningan, dan stainless steel)
Hasil dari pengukuran pancaran spesimen uji pada alat peraga menunjukkan bahwa terdapat perbedaan pada masing-masing spesimen dengan material yang berbeda. Spesimen uji dengan pancaran radiasi paling tinggi ke paling rendah dari ketiga spesimen secara berurutan yaitu: (1) Stainless steel, (2) Kuningan, dan (3) Aluminium. Artinya spesimen uji Stainless steel mempunyai tingkat pemancaran panas terbesar dibandingkan kuningan dan aluminium yang diukur selama 20 menit.
Data hasil pengujian kenaikan suhu spesimen uji pada alat peraga tersebut, kemudian diolah untuk mencari laju perpindahan panas yang terjadi. Berikut ini adalah hasil analisis data dan grafik besar laju perpindahan panas radiasi pada spesimen uji stainless steel, kuningan, dan aluminium.
Tabel 15. Laju perpindahan panas secara radiasi
Menit ke- Besar Laju Perpindahan Panas pada Spesimen Uji (Watt) Aluminium Kuningan Stainless Steel
0 1,19 1,586 3,774
Gambar 7. Grafik Besar Laju Perpindahan Panas secara Radiasi dengan Variasi Spesimen Uji (Aluminium, Kuningan, dan Stainless Steel)
masing-masing spesimen uji, kemudian ditunjukkan kepada ahli materi perpindahan panas secagai bahan acuan validasi alat peraga perpindahan panas secara radiasi dengan variasi spesimen uji.
2. Hasil Validasi Modul dan Alat Peraga Perpindahan Panas secara Radiasi dengan Variasi Spesimen Uji
Tahap ini merupakan tahap penilaian dari modul dan alat peraga perpindahan panas secara radiasi agar dapat dijadikan media pembelajaran. Ada beberapa beberapa tahap validasi yang harus dilalui agar dianggap layak. Langkah pertama yang harus dilakukan adalah melakukan pengujian berupa pengukuran perbedaan suhu yang kemudian digunakan untuk menghitung besar laju perpindahan panas pada masing–masing spesimen uji.
a. Hasil Validasi Ahli Media Pembelajaran
Validasi ahli media pembelajaran dilakukan oleh 1 orang dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Negeri Semarang. Modul dan alat peraga perpindahan panas secara radiasi dilakukan proses validasi yang dilihat dari segi kegunaannya sebagai media pembelajaran.
1) Validasi Modul
Validasi ini dilakukan oleh 1 orang dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Negeri Semarang yang meliputi aspek kesesuaian format modul (1 pertanyaan), bahasa (4 pertanyaan), isi materi dan gambar yang digunakan (3 pertanyaan), serta tampilan (1 pertanyaan).
Tabel 16. Validator ahli media pembelajaran untuk validasi modul
No. Nama NIP Instansi
1. Drs. Winarno Dwi
Hasil uji validasi ahli media terhadap modul sesuai dengan rekapitulasi angket analisis pertanyaan tertutup pada instrumen validasi. Maka, diperoleh hasil tiap aspek yang selanjutnya dimasukkan ke dalam tabel sebagi berikut.
Tabel 17. Hasil validasi alat peraga perpindahan panas secara radiasi untuk ahli media pembelajaran
No. Indikator Skor Kriteria
1. Kesesuaian format modul 4 Sangat Baik
2. Bahasa
a. Kesesuaian struktur kalimat dengan kaidah Bahasa Indonesia yang baik dan benar.
4 Sangat Baik b. Kejelasan pesan yang ingin disampaikan 4 Sangat Baik c. Kemudahan bahasa yang digunakan 4 Sangat Baik d. Keefektifan bahasa yang digunakan 4 Sangat Baik 3. Isi materi dan gambar yang digunakan
a. Kesesuaian dengan kebutuhan pengguna 4 Sangat Baik b. Kejelasan gambar dengan materi yang
Persentase 97,22% Sangat Baik
Hasil analisis validasi dari segi media pembelajaran menujukkan bahwa modul perpindahan panas secara radiasi memiliki: (1) kesesuaian format modul
dinilai “sangat baik” dengan format yang baik, (2.a) kesesuaian struktur kalimat dengan kaidah Bahasa Indonesia yang baik dan benar dinilai “sangat baik” dengan penggunaan semua struktur kalimat yang mengacu kaidah Bahasa Indonesia yang
baik dan benar, (2.b) kejelasan pesan yang ingin disampaikan dinilai “sangat baik”
karena penjelasan yang singkat dan efektif, (2.c) kemudahan bahasa yang
digunakan dinilai “sangat baik” dengan penggunaan bahasa yang sesuai dengan
sasaran pembaca atau pengguna yaitu mahasiswa, (2.d) keefektifan bahasa yang
sehingga mudah untuk dipahami, (3.a) kesesuaian dengan kebutuhan pengguna
dinilai “sangat baik” dengan isi materi yang mencakup dasar, pemahaman, dan bentuk analisis besar laju perpindahan panas secara radiasi, (3.b) kejelasan
gambar dengan materi yang diajarkan masih dinilai “baik” karena masih ada
beberapa gambar yang belum jelas dan font kurang tebal, (3.c) adanya gambar
yang membantu dalam pemahaman dinilai “sangat baik” karena setiap penjelasan
yang bersifat abstrak disisipkan gambar yang dapat menjelaskan dan mempermudah pemahaman teori , dan (4) tampilan dinilai “sangat baik” dengan penggunaan warna serta cover yang jelas. Selain itu, dari ahli media pembelajaran memberikan saran tertulis berupa kejelasan teks pada suatu gambar untuk memperjelas pembacaan.
2) Validasi Alat Peraga
Validasi ini dilakukan oleh 1 orang dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Negeri Semarang yang meliputi aspek pemanas (2 pertanyaan), display suhu pemanas dan benda hitam (2 pertanyaan), thermocouple (3 pertanyaan), pemegang spesimen uji (2 pertanyaan), pemegang benda hitam (2 pertanyaan), dan penggunaan spesimen uji (3 pertanyaan).
Tabel 18. Validator ahli media pembelajaran untuk validasi alat peraga perpindahan panas secara radiasi
Hasil uji validasi ahli media terhadap Alat Peraga Perpindahan Panas secara Radiasi sesuai dengan rekapitulasi angket analisis pertanyaan tertutup pada
No. Nama NIP Instansi
1. Drs. Winarno Dwi Rahardjo, M.Pd.
instrumen validasi. Maka, diperoleh hasil tiap aspek yang selanjutnya dimasukkan ke dalam tabel sebagai berikut.
Tabel 19. Hasil validasi alat peraga perpindahan panas secara radiasi untuk ahli media pembelajaran
No. Indikator Skor Kriteria
1. Pemanas (Heater)
a. Konstruksi pemanas 4 Sangat Baik
b. Penempatan pemanas 4 Sangat Baik
2. Display suhu pemanas dan benda hitam
a. Angka pada display dapat dibaca dengan jelas
4 Sangat Baik
b. Penempatan display 4 Sangat Baik
3. Thermocouple
a. Konstruksi Thermocouple 4 Sangat baik
b. Kejelasan pembacaan suhu Thermocouple
pada display 4
Sangat Baik
c. Penempatan Thermocouple 4 Sangat Baik
4. Pemegang spesimen uji
a. Konstruksi pemegang spesimen uji 3 Baik
b. Penempatan pemegang spesimen uji 4 Sangat Baik 5. Pemegang benda hitam
a. Konstruksi pemegang benda hitam 4 Sangat baik b. Penempatan pemegang benda hitam 4 Sangat Baik 6. Meja pengatur sudut
a. Konstruksi meja pengatur sudut 3 Baik
b. Penempatan meja pengatur sudut 4 Sangat baik 7. Meja pengatur jarak
a. Konstruksi meja pengatur jarak 4 Sangat Baik b. Penempatan meja pengatur jarak 4 Sangat Baik 9. Tampilan Spesimen Uji
a. Aluminium 4 Sangat Baik
b. Kuningan 4 Sangat Baik
c. Stainless Steel 4 Sangat Baik
10. Kemudahan Pemeliharaan 4 Sangat Baik
11. Tampilan alat peraga secara umum 4 Sangat Baik 12. Kemudahan dalam penggunaan alat peraga 4 Sangat Baik
Total Skor 82
Persentase 97,62% Sangat Baik
dinilai “sangat baik” karena bagian penahan heater sudah dilubangi, sehingga panas yang keluar dari heater langsung fokus ke spesimen uji. (1.b) penempatan pemanas tertutup untuk mengurangi panas yang hilang keluar lingkungan, walaupun masih ada sedikit panas yang keluar. (2.a) angka pada display dapat
dibaca dengan jelas dinilai “sangat baik” dengan ukuran angka besar dan warna terang yang dapat memudahkan dalam pembacaan. (2.b) penempatan display
dinilai “sangat baik” karena penempatan yang mudah dilihat dengan baik serta adanya penambahan label untuk kejelasan nama panel. (3.a) konstruksi thermocouple dinilai “sangat baik” dengan kabel yang fleksibel dan kuat dalam pemasangannya pada spesimen uji sehingga pembacaan suhu pada spesimen uji maksimal. (3.b) kejelasan pembacaan suhu thermocouple pada display dinilai
“sangat baik” karena suhu yang dibaca thermocouple langsung masuk dan ditampilkan ke display. (3.c) penempatan thermocouple dinilai “sangat baik” karena penempatan thermocouple pada kontruksi heater langsung masuk ke spesimen uji untuk pemcaan suhu yang efektif. (4.a) konstruksi pemegang spesimen uji dinilai “baik” karena masih ada kekurangan pada pengikatan spesimen uji yang masih menggunakan mur segi enam, sehingga membutuhkan kunci ring untuk pengencangannya. (4.b) penempatan pemegang spesimen uji
dinilai “sangat baik” dengan letak yang dapat mengikat spesimen uji langsung kepada heater untuk pemanasan yang maksimal. (5.a) konstruksi pemegang benda
hitam dinilai “sangat baik” karena dibuat fleksibel dan benda hitam dapat dilepas.
